双列圆锥滚子轴承是铁路列车、风电机组、汽车轮毂、大型齿轮箱等大型旋转设备的关键基础部件,其具有双排锥形滚子形式、结构紧凑,工作时同时承受较大的径向和轴向复合载荷作用。目前在该类轴承的设计与使用中,对于所承受的复杂载荷如径向、轴向、预紧和弯矩载荷,以及在较大载荷作用下的轴承内部结构中各部件间作用机理研究不够深入,双列圆锥滚子轴承的力学性能特别是热、变形、刚度和振动等的分析理论与测试试验均存在较大不足。本论文在国家重点研发计划项目“滚动轴承服役性能演变机理与数字化设计方法”（编号:2018YFB2000300）以辽宁科技重大专项项目“大轴重铁路货车轴承”（编号:201506009）的支持下,开展双列圆锥滚子轴承结构局部生热与传导的热特性、套圈局部变形特性、刚度特性以及轴承振动特性的理论分析与测试试验研究,获得复合载荷作用下双列圆锥滚子轴承的力学特性,为该类轴承的设计、分析和试验测试提供理论依据和试验指导,具有重要的理论意义和工程使用价值。本论文所完成的主要工作以及取得的主要研究成果如下:建立了复合载荷作用下的双列圆锥滚子轴承接触力学模型,其中考虑了径向载荷、轴向载荷、弯矩、转速效应以及预紧载荷等;获得了复合载荷工况下的典型轴承结构内部接触载荷分布特征;在拟静力学模型基础上,考虑润滑脂的流变特性、热效应以及非牛顿流体剪切稀化效应,获得了不同载荷工况对润滑脂膜厚影响的仿真计算结果,为双列圆锥滚子轴承刚度的计算提供准备。提出了基于局部生热的双列圆锥滚子轴承三维热分析有限元建模方法,获得了复合载荷下双列圆锥滚子轴承的三维热分布特征,揭示了工况对轴承周向、轴向和径向温度分布的影响规律;创新性地实现了在轴承结构空间限制条件下的内外圈多点温度测量技术,解决了轴承内圈传感信号的非接触传输难题,获得了相应的内外圈多点温度数据并验证了所建立的热分析模型的准确性。建立了考虑轴承安装结构影响的双列圆锥滚子轴承套圈结构变形有限元分析模型,获得了不同载荷和转速工况对套圈变形的影响规律;采用光纤光栅传感器实现了轴承套圈多点应变的测量,解决了光纤光栅测量应变时的温度解耦问题,获得了基于光纤光栅的双列圆锥滚子轴承静态和旋转态变形的多点测量数据并验证了轴承结构变形分析计算结果的一致性。建立了考虑润滑的双列圆锥滚子轴承刚度计算模型,理论和试验相结合验证了模型的准确性。研究了结构、工况以及润滑参数对轴承整体和局部刚度的影响;结果表明径向或轴向的单一载荷下,双列圆锥轴承的径向和轴向刚度的变化与单列轴承的刚度变化趋势一致;径向和轴向的联合载荷下,径向和轴向刚度随载荷的变化与单列轴承刚度变化趋势不同,在轴向和径向载荷大小接近时,轴承整体的径向和轴向刚度存在刚度突然减小又增大的“突变现象”。预紧力对轴承刚度的影响最大,内、外滚道接触角对径向和轴向刚度的影响相反,滚道接触角增大,径向刚度减小,而轴向刚度增大。这类轴承刚度变化的特殊规律对轴承设计和使用具有指导意义。完成了双列圆锥滚子轴承在不同载荷和不同转速下的振动测试试验研究,获得了轴承不同频段的时域和频域响应变化规律。结果表明双列圆锥滚子轴承以高频和中频振动为主;径向载荷增大轴承振动幅度以及振动频率幅值的分布范围随之增大;轴向载荷增大会一定程度上减小双列圆锥滚子轴承的振动。通过本文的研究,提出了适用于双列圆锥滚子轴承的热、变形以及刚度和振动的分析方法,突破了恶劣环境和受限空间轴承温度和变形的多点测试技术,揭示了结构、负载、转速以及润滑参数对双列圆锥滚子轴承力学特性的影响规律。本文的研究成果可为双列圆锥滚子轴承的设计、分析和试验测试提供理论支撑和技术指导。